|
— Всерьез работа началась во Всесоюзном Электротехническом Институте в Москве в конце 30-х годов. Вел эту работу достаточно серьезный экспериментатор, очень серьезный для того времени – Артур Арменакович Акопян. И он занимался таким делом: он брал импульсный генератор, в промежутках длиной примерно 1,5 метра устанавливалась модель объекта, и посылались сотни искр, которые шли по самым разным траекториям. Часть этих искр попадали в молниеотвод, другая часть в объект, третья часть в землю и таким образом испытывались эти самые макеты. Что Артур Арменакович увидел, но не захотел понять? Увидел, что оказывается при положительном и при отрицательном напряжении получались совершенно разные траектории у разрядов. Почти все отрицательные искры шли в молниеотвод, а положительные – куда Бог пошлет. И наконец, когда использовали импульсный генератор, который давал импульс крутым фронтам, получались одни зоны защиты. А когда вместо этого генератора использовали источник постоянного напряжения или напряжение промышленной частоты – зоны защиты получались совсем другие. И был сделан очень простой вывод: надо выбирать худшие зоны, худшая зона дает положительный импульс напряжения с коротким фронтом, эти зоны и возьмем. Вот их и взяли. По какой причине именно их, а не что-нибудь другое – этого снова никто не знал.
— И в результате таких экспериментов были построены зоны защиты, огибающие которых этого сечения, она проводилась по не очень понятной причине: либо, параболой либо гиперболой. Но важно было одно – эта зона при любых обстоятельствах начиналась от вершины молниеотвода. Была жесткая и не очень лицеприятная дискуссия о том, как проводить границу этой зоны: прямой линией, как здесь, или гиперболой или параболой, какой-то кривой линией, как у Акопяна. Дискуссия длилась несколько лет, кончилась она ничем, но и та и другая зона обязательно исходили от вершины молниеотвода. И сегодня зоны защиты МЭК, они тоже исходят из вершины молниеотвода. А почему из вершины молниеотвода? Давайте рассуждать чисто логически. Представьте себе, что я поставил молниеотвод какой-то высоты. Рядом с ним почти такой же высоты я поставил еще одну палку, но теперь назвал ее не молниеотводом, а объектом. Высоты у них практически одинаковые, и что произойдет? Половина ударов попадет в ту палку, на которой я написал букву «М» – молниеотвод, а вторая половина ударов попадет в такую же практически по высоте палку, которая называется «объект». И какая будет эффективность защиты? 0,5 – и это значит, что если я хочу надежность защиты выше, чем 0,5, например, 0,9 или 0,99 или 0,99, я должен обязательно сделать объект ниже молниеотвода, правильнее наоборот, конечно, молниеотвод поднять над объектом.
— Дальше начался анализ: а можно ли вообще построить зону защиты? Мы с вами привыкли, что зона защиты строится в виде конуса. А почему она в виде конуса? А почему нельзя сделать зону защиты какой-то другой конфигурации, например, прямоугольной? Что нам известно о зоне защиты? Нам о зоне защиты известно одно, что пространство, которое она очерчивает, защищено от молнии с какой-то определенной конкретной надежностью. Но если я задаю пространство одним единственным числом, то форму этого пространства я задать не могу. Форма, соответствующая этой надежности может быть, вообще говоря, любой, правда нисходящей из вершины. И стало понятно, что зона защиты – это какая-то условность и что делать с этой условностью, было не очень понятно.
— Вопрос об определении зон защиты возник снова и с очень жесткой формулировкой в 60-е годы. В 60-е годы стало понятно, что у нас есть возможность иметь генераторы напряжением не в 1,5 млн В, как у Артура Арменаковича Акопяна, а в 3 млн В, в 5 млн В, в 7 млн В. И стало понятно, что те сумасшедшие по длине искры длиной десятки метров, они развиваются по совершенно неопределенным траекториям, а вовсе не по кратчайшему расстоянию, как это представлялось в 30-е годы. Посмотрите на эти две картинки. С одной стороны – это известная фотография Останкинской башни, где молния промахнулась мимо вершины на 202 метра, а с другой стороны разряд в Новосибирске от генератора напряжения в 5 млн В, где искра не пошла по кратчайшему расстоянию к земле, пробив 34 метра, а улетела на 150 метров и попала в линию электропередач, которая находилась на расстоянии больше 100 метров от этого генератора. Понимаете, с этим надо было что-то делать. Надо было понимать, а что собственно определяет траекторию искры и по какому пути она формируется.
— И в 60-е годы была проведена большая серия экспериментов, которая ставила своей задачей вовсе не определение зон защиты. Хотелось понять, а как происходит выбор траектории разряда молнии. И вот что было придумано, было придумано следующее: возьмите траекторию молнии или возьмите траекторию длины искры (перед вами траектория длинной искры, которая была получена на стенде в Ленинграде, еще не в Санкт-Петербурге, длиной 12 метров. Видите, как она изогнута совершенно случайным образом). И тогда подумали, давайте мы сделаем много таких траекторий, наснимаем их, сделаем такие сечения траекторий и будем считать с плюсом отклонения в одну сторону, а с минусом отклонения в другую сторону. Тогда если все эти траектории формируются случайно, то у вас усредненная траектория будет просто вертикальная линия. А если эти траектории имеют какое-то целенаправленное отклонение, то эта траектория сначала будет вертикальной, а потом она начнет отклоняться в ту сторону, где стоит, например, молниеотвод.
— Второе, что было определено, было следующее: это целенаправленное отклонение при экспериментах в лаборатории менялось в зависимости от условий эксперимента. Менялось следующим образом: чем длиннее был промежуток, тем большую часть усредненная траектория шла вертикально и только потом начинала отклоняться. Смотрите, есть промежуток 10 метров, а есть промежуток 0,5 метра, видите, как они отличаются? Эта идет целенаправленно, а это усредненная траектория идет вот так. И оказывается, если мы будем делать в разных масштабах эксперименты в лаборатории, мы будем получать совершенно разные результаты. Но это еще не все, был еще один результат получен. Оказалось, что характер этой траектории зависит от того, что собой представляет импульс напряжения. Этот импульс напряжения имеет фронт очень короткий около 5 мкс. Смотрите, волевым путем траектория идет прямо сразу к молниеотводу. А здесь импульс я сделал пологий, у него фронт 200 мкс, видите? Если бы я такие эксперименты провел и при отрицательной полярности, я бы получил еще разные цифры. И отсюда можно было сделать только один вывод: качественно исследовать процесс в лаборатории можно, а получить зону защиты в лаборатории и перенести эту зону защиты на натурные условия никаким образом не получается, потому что результат очень сильно зависит от того в каких условиях я проводил эксперимент.
— Что-то нужно было делать, и тогда в нашем институте мы подумали вот над чем: мы решили на основании тех экспериментов, которые у нас есть, сделать расчетную модель, которая могла бы определить зоны защиты сколько-нибудь достоверно, использовав для этой цели минимальное количество экспериментальных данных, которые есть. Что было придумано? Была придумана вот какая вещь: было придумано, что процесс ориентировки молнии начинается с некоторой высоты, которая называется высотой ориентировки и которая согласно теперь уже подтвержденной гипотезе Голда, начинается с того момента, когда стартует встречный разряд от вершины молниеотвода – это первое. Второе – что это процесс идет в виде двух независимых событий. Первое событие, оно вот какое: первое событие связано с тем, что выбирается общий путь молнии. Куда пойдет эта молния? Пойдет в систему молниеотвод – объект или пойдет в землю? А второй процесс, который есть, он относится уже к тем молниям, которые ориентированы сюда. И в ходе этого процесса, который мы назвали процессом выбора, выбирается точка на поверхности молниеотвода или на поверхности объекта.
|
Смотрите также:
УЗИП и его плавкая вставка
Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты
Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"
Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 3
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 1
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 2
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 3